domingo, 27 de mayo de 2007

“RELACION ENTRE LA ROBOTICA Y LOS SENSORES”


La robótica es una rama de la tecnología, que estudia el diseño y construcción de máquinas capaces de desempeñar tareas repetitivas o peligrosas para el ser humano. La ciencia y tecnología de las que deriva podrían ser: el álgebra, los autómatas programables, las máquinas de estados, la mecánica, la electrónica y la informática.
La historia de la robótica ha estado unida a la construcción de "artefactos", que trataban de materializar el deseo humano de crear seres semejantes a nosotros que nos descargasen del trabajo.

Karel Capek, un escritor checo, adopto en 1921 el término Robot en su obra dramática "Rossum's Universal Robots / R.U.R.", a partir de la palabra checa Robbota, que significa servidumbre o trabajo forzado. El término robótica es ideado por Isaac Asimov, definiendo a la ciencia que estudia a los robots. Asimov creó también las Tres Leyes de la Robótica. En la ciencia ficción el hombre ha imaginado a los robots visitando nuevos mundos, tomando el poder del mundo, o simplemente aliviándonos de las labores caseras.

En ciencia ficción, existen tres leyes de la robótica que son un conjunto de normas escritas por Isaac Asimov, que la mayoría de los robots de sus novelas y cuentos están diseñados para cumplir. En este universo, las leyes de la robótica son formulaciones matemáticas impresas en los senderos positrónicos del cerebro de los robots, que puede enunciarse verbalmente, sólo convencionalmente, de la siguiente manera:

  1. Un robot no puede hacer daño a un ser humano o, por inacción, permitir que un ser humano sufra daño.

  2. Un robot debe obedecer las órdenes dadas por los seres humanos, excepto si estas órdenes entrasen en conflicto con la Primera Ley.

  3. Un robot debe proteger su propia existencia en la medida en que esta protección no entre en conflicto con la Primera o la Segunda Ley.

Muchas personas atribuyen las Tres Leyes a John W. Campbell de una conversación sostenida el 23 de diciembre de 1940. Sin embargo, Campbell sostiene que Asimov ya las tenía pensadas y que los dos simplemente las expresaron de una manera más formal. Fueron publicadas por primera vez en el relato "Runaround" (1942).


La Robótica ha alcanzado un nivel de madurez bastante elevado en los últimos tiempos, y cuenta con un correcto aparato teórico. Sin embargo, al intentar reproducir algunas tareas que para los humanos son muy sencillas, como andar, correr o tomar un objeto sin romperlo, no se ha obtenido resultados satisfactorios, especialmente en el campo de la robótica autónoma. Sin embargo se espera que el continuo aumento de la potencia de los ordenadores y las investigaciones en inteligencia artificial, visión artificial, la robótica autónoma y otras ciencias paralelas y nos permitan acercarnos un poco más cada vez a los milagros soñados por los primeros ingenieros y también a los peligros que nos adelanta la ciencia ficción.


Debido a que las tareas como las que un ser humano realiza diariamente son en algunos casos muy complejas de analizar matemáticamente para después traducirlas en movimientos robóticos el autómata debería de tener la misma sensibilidad que los seres humanos. Para dotar al robot de sensibilidad con el mundo que le rodea, se necesita que este sea capaz de “sentir” el entorno a su alrededor para esto es necesario equiparlo con sensores para realizar decisiones según la programación primaria de este.

Pero esto es en extremo complicado ya que los seres humanos poseemos millones de terminales nerviosas no especializadas a diferencia de cómo lo son los sensores que aplicamos para la construcción de un robot, ya que las terminales nerviosas de los seres vivos además de se de tamaños infinitos, se autoreparan, o sanan a diferencia de los sistemas creados por el hombre.

Es por tanto imperativo el idear condiciones que se asemejen mucho a las condiciones humanas lo cual exige que los ingenieros pongamos a prueba toda la cualidad de la que se supone debemos de estar dotados y tratar de concebir modelos para tomar en cuenta los casos que se pueden presentar, es por eso que la existencia de sensores electrónicos facilita esta tarea, estos se pueden dividir por su área de especialización en:



  • Sensores de temperatura


  • Sensores de deformación


  • Sensores de acidez


  • Sensores de luz


  • Sensores de sonido


  • Sensores de contacto


  • Sensores de imagen digital (fotografía)


  • Sensores de proximidad


  • Etc…


Por lo general la señal de salida de estos sensores no es apta para su procesamiento, por lo que se usa un circuito de acondicionamiento, como por ejemplo un puente de Wheatstone, y amplificadores que adaptan la señal a los niveles apropiados para el resto de la circuitería.


Algunos ejemplos de los más utilizados en robótica son:

Sensores de temperatura
TERMISTORES

Un termistor es un resistor cuyo valor varía en función de la temperatura. Existen dos clases de termistores: NTC (Negative Temperature Coefficient, Coeficiente de Temperatura Negativo), que es una resistencia variable cuyo valor se decrementa a medida que aumenta la temperatura; y PTC (Positive Temperature Coefficient, Coeficiente de Temperatura Positivo), cuyo valor de resistencia eléctrica aumenta cuando aumenta la temperatura.


La lectura de temperaturas en un robot, tanto en su interior como en el exterior, puede ser algo extremadamente importante para proteger los circuitos, motores y estructura de la posibilidad de que, por fricción, esfuerzo, trabas o excesos mecánicos de cualquier tipo se alcancen niveles peligrosos de calentamiento.


RTD (Termorresistencias)


Los sensores RTD (Resistance Temperature Detector), basados en un conductor de platino y otros metales, se utilizan para medir temperaturas por contacto o inmersión, y en especial para un rango de temperaturas elevadas, donde no se pueden utilizar semiconductores u otros materiales sensibles.


Su funcionamiento está basado en el hecho de que en un metal, cuando sube la temperatura, aumenta la resistencia eléctrica.



Sensores de luz
CCD Y CÁMARAS DE VÍDEO

La abreviatura CCD viene del inglés Charge-Coupled Device, Dispositivo Acoplado por Carga. El CCD es un circuito integrado. La característica principal de este circuito es que posee una matriz de celdas con sensibilidad a la luz alineadas en una disposición físico-eléctrica que permite "empaquetar" en una superficie pequeña un enorme número de elementos sensibles y manejar esa gran cantidad de información de imagen (para llevarla al exterior del microcircuito) de una manera relativamente sencilla, sin necesidad de grandes recursos de conexiones y de circuitos de control.


Sensores de presión y fuerza
PIEL ROBÓTICA


El mercado ha producido, en los últimos tiempos, sensores planos, flexibles y extendidos a los que han bautizado como "robotic skin", o piel robótica. Uno de estos productos es el creado por investigadores de la universidad de Tokio.


Se trata de un conjunto de sensores de presión montados sobre una superficie flexible, diseñados con la intención de aportar a los robots una de las capacidades de nuestra piel: la sensibilidad a la presión.


Sensores de sonido
MICRÓFONOS Y SENSORES DE SONIDO


El uso de micrófonos en un robot se puede hallar en dos aplicaciones: primero, dentro de un sistema de medición de distancia, en el que el micrófono recibe sonidos emitidos desde el mismo robot luego de que éstos rebotan en los obstáculos que tiene enfrente, es decir, un sistema de sonar; y segundo, un micrófono para captar el sonido ambiente y utilizarlo en algún sentido, como recibir órdenes a través de palabras o tonos, y, un poco más avanzado, determinar la dirección de estos sonidos.

Como es obvio, ahora que se habla tanto de robots para espionaje, también se incluyen micrófonos para tomar el sonido ambiente y transmitirlo a otra parte y para grabar conversaciones (aunque no sea del todo legal).


Sensores de humedad


La detección de humedad es importante en un sistema si éste debe desenvolverse en entornos que no se conocen de antemano. Una humedad excesiva puede afectar los circuitos, y también la mecánica de un robot.

Por esta razón se deben tener en cuenta una variedad de sensores de humedad disponibles, entre ellos los capacitivos y resistivos, más simples, y algunos integrados con diferentes niveles de complejidad y prestaciones.







Autores del Articulo:

Alvarado Jahuey Jazmin
Gómez Hernández Ignacio Misael
Morales Balzamar Aline